Ноль и фаза в электрике


Фаза и ноль в электрике: определения понятным, простым языком

Владельцы домов или квартир, так или иначе, столкнутся с моментами, когда перестает функционировать какой-либо прибор, электрическая розетка или гореть лампа в люстре. Звать на помощь в таких ситуациях электрика не особо хочется — имеется большое желание исправить неполадки самостоятельно. Или может быть, например, есть какие-то познания в электросистемах, а потому работа по прокладке новых кабелей не кажется чем-то немыслимым. Как бы то ни было, в любом случае, предварительно стоит все же ознакомиться с основами электрики, с видами проводников, выяснить, как все это взаимосвязано и работает. Ведь очень важно понять, где располагается тот или иной провод — от этого будет зависеть правильность соединений и безопасность людей.

Если есть какой-то опыт работы в данной сфере, вопрос не поставит в тупик, однако для новичка может стать большой проблемой. Ниже пойдет речь о таких проводниках любой электрической сети питания как: «заземление», «фаза», «нуль», а также о том, как верно найти и отличить данные виды кабелей.

Разбираемся в основных терминах

С такими терминами, как «фаза» и «ноль» каждый сталкивается в своей жизни ежедневно. Все они тесно связаны, ведь относятся к электричеству, а это то, без чего жизнь современного человека не мыслима. Чтобы понять их природу и более или менее научиться разбираться в электрике, следует уяснить для начала ряд фундаментальных понятий.

Начинаем с основ

Электрический заряд — характеристика, определяющая способность различных тел быть источником электромагнитного поля. Носителем подобных волн является электрон. Создав электромагнитное поле можно «заставить» электроны перемещаться. Так образуется ток.

Ток — это четко направленное движение электронов по металлическому проводнику под действием существующего поля.

Виды тока

Ток может быть постоянным и переменным. Ток, по величине не изменяющийся во временном промежутке — ток постоянного значения. Ток, величина которого, как и направление, меняется с течением времени, называется переменным.

Постоянные источники тока — аккумуляторы, батарейки и так далее. Переменный же ток «подходит» к бытовым и промышленным розеткам домов и предприятий. Основная причина этого кроется в том, что данный тип тока намного легче получать физически, преобразовывать в разные уровни напряжений, передавать по электропроводам на огромные расстояния без существенных потерь.

Основная характеристика переменного тока

Переменный ток – как правило это синусоида, или синусоидальный ток. Его можно охарактеризовать следующим образом: сначала он увеличивается в одном направлении, достигая максимального своего значения (амплитуды), затем начинается спад. В некоторый момент времени он становится равен «0» и потом вновь начинает нарастать, но уже в совершенно противоположном направлении.

«Фаза», «ноль» и «земля»

Самый простой случай электроцепи, по которой перемещается синусоидальный ток — однофазная цепь. Она состоит, как правило, из трех электрокабелей: по одному из них электричество подходит к приборам и элементам освещения, а по второму – оно «уходит» в противоположном направлении — от потребителя. Третьим проводником является «земля».

Провод, по которому электричество подходит к электропотребителям, называется фазой, а кабель, используемый для возвратного движения — нулем.

Самая эффективная сеть для передачи электротока — трехфазная система. Она включает в себя три фазовых кабеля и один обратный — ноль. Такой тип тока подходит ко всем жилым кварталам. Непосредственно перед попаданием в квартиры, электроток делится на фазы. Каждым фазам «присваивается» один ноль. Преимущества такой системы в том, что при сбалансированной нагрузке ток через ноль (а он в такой системе один — общий) равен нулю.

Чтобы не перепутать провода и не допустить короткого замыкания,  каждый провод окрашивают в разные цвета. Однако цвет провода не гарантирует его назначения!

«Земля» не несет никакой электрической нагрузки, а служит своего рода предохранительным элементом. В тот момент, когда что-либо в системе электропитания выходит из-под контроля, провод «земля» предотвратит поражение электротоком — по ней все избыточное напряжение будет «стекать», то есть, отводиться на землю.

Фаза и ноль: их значение в сети питания

Электроэнергия подается к потребительским розеткам от подстанций, которые уменьшают поступающее напряжение до 380 В. Вторичная обмотка такого трансформатора имеет соединение «звезда» — три его контакта связываются между собой в точке «0», остальные три вывода идут к клеммам «А»/«В»/«С».

Соединенные в точке «0» провода подсоединяются к «земле». В этой же точке происходит деление проводника на «ноль» (обозначен синим цветом) и защитный «РЕ»-кабель (желто-зеленая линия).

Данная модель прокладки проводов пользуются во всех возводимых ныне домах. Она называется — система «TN-S». Согласно этой схеме к распределительному оборудованию дома подходят три кабеля фазы и два указанных нуля.

В домах, на предприятиях и зданиях старой застройки зачастую нет «РЕ»-проводника и поэтому, схема получается не пятипроводной, а четырех (она обозначается как «TN-C»).

Все электропровода с подстанций подсоединяются к щитку, образуя систему из трех фаз. Далее уже происходит разделение по отдельным подъездам. В каждую из квартир подъезда подается напряжение лишь одной фазы — 220 В (провода «О»/«А») и защитный «РЕ»-кабель.

Вся возникающая нагрузка на систему электроснабжения при такой схеме распределяется в равномерном количестве, поскольку на каждом этаже дома выполняется разводка и подключение конкретных щитков к определенной электролинии напряжением в 220 В.

Схема подводимого напряжения представляет собой «звезду», которая в точности повторяет все векторные характеристики питающей подстанции. Когда в розетках нет никаких потребителей, то ток в данной цепи не протекает.

Данная схема соединения отработана годами. Она подтвердила свое право на использование тем, что признана оптимальной из всех существующих. Однако, в ней, как и в любом приборе, механизме или устройстве, периодически могут появляться всевозможные поломки и неисправности. Как правило, они бывают связаны с плохим качеством электросоединения или же полным обрывом кабелей в каких-либо местах схемы.

Случаи обрывов в токопроводящей цепи

Если внутри отдельно взятой квартиры произошел разрыв нуля/фазы, то подключаемый прибор, как следствие, функционировать не будет.

Аналогичная ситуация возникнет и при обрыве контактов проводов любой из фаз питающих подъездный щиток. При этом все квартиры, получающие питание от данной электролинии, не будут получать электричество. Вместе с тем, в двух оставшихся цепях приборы будут функционировать, как и прежде.

Из этих схем видно, что полное отключение питания в квартирах связано с обрывом одного их проводов. Это не приводят к повреждению и выходу из строя приборов.

Самой же серьезной ситуацией является обрыв между заземляющим контуром и центральной точкой подключения всех потребителей.

В данном случае весь электроток перестает течь по рабочему нулю к «земле» (АО, ВО, СО) и начинает двигаться по пути АВ/ВС/СА к которым подведено 380 В.

Возникает «перекос фаз». В фазах с большей нагрузкой напряжение будет меньше, а с меньшей нагрузкой — больше и может достигнуть значительных величин, близким к 380 В. Это вызовет повреждение изоляционных материалов, нагрев и выход из строя оборудования. Предотвратить подобные случаи и защитить дорогое оборудование позволяет система защиты от перегрузок и высоких напряжений, монтируемая в квартирных щитках.

Варианты определения проводников «фаза»/«ноль»

Итак, наступила, ситуация, когда необходимо, например, подключить новую розетку. Но совершенно не понятно, какой из проводов является фазным, а какой нулевым. Способов быстро решить проблему существует несколько — это можно сделать как с применением специальных приборов, так и без них.

Цветовая окраска проводов, как основной ориентир

Это самый легкий и быстрый способ. Для правильной классификации нуля и фазы следует знать, какой цвет провода к чему относится. Предварительно необходимо будет изучить информацию о том, где четко прописаны действующие стандарты для конкретной страны.

Данный метод весьма актуален в любых новостройках, поскольку сейчас вся электрическая проводка прокладывается специалистами, выполняющими свою работу согласно всем требованиям установленных стандартов. Так, например, в России еще в 2004 году был принят стандарт «IEC60446», в котором четко обозначена процедура разделения кабелей по цветам, а именно:

  • защитным нулем стал обозначаться провод желто-зеленого цвета;
  • рабочим нулем стали называть синий/сине-белый провод;
  • фазу — провода других цветов (например, черного, красного, коричневого и прочие).

Такое обозначение актуально в настоящее время.

Если проводка уже довольна старая или ее прокладкой занимались непрофессиональные специалисты, правильнее будет все же воспользоваться иными методами определения.

Отвертка-индикатор — незаменимое приспособление

Данный инструмент является неотъемлемым прибором в наборе домашнего электрика-умельца. Она применяется как при выполнении электромонтажных работ, так и при установке осветительных приборов в помещении или даже в процессе обыкновенной замены лампочек.

Принцип ее работы заключается в прохождении емкостного тока сквозь корпус отвертки через тело оператора.

Элементы отвертки:

  • корпус, выполненный из диэлектрического материала;
  • наконечник из металла в форме плоской отвертки, который прикладывают к проводам при проверке;
  • неоновый индикатор — лампочка, сигнализирующая о фазовом потенциале;
  • ограничитель тока — резистор, понижающий ток до минимального значения и выполняющий роль защитного механизма: защищает человека от поражения током, а само устройство от выхода из строя;
  • контактная металлическая площадка, создающая замкнутую цепь через человека на землю.

Методика работы настолько проста, что справиться с ней может любой человек, даже новичок. Работает индикаторная отвертка следующим образом. При прикосновении наконечником к фазному контакту (цветному проводу) происходит замыкание электрической цепи — неоновая лампа должна загореться. То есть, поступает «сообщение» о наличии сопротивления, следовательно, данный кабель является фазой. В то же время ни на заземлении, ни на нуле, она загораться не должна. Если это происходит, можно с уверенностью говорить о том, что в схеме подключения электропроводки есть ошибки.

Работа с отверткой-индикатором в светлое время суток потребует некоторой внимательности — днем свечение лампы плохо заметно, поэтому придется приглядываться.

При работе с подобными приспособлениями нужно быть крайне осторожным — нельзя дотрагиваться до оголенных участков проводников и выводов индикатора, находящихся под напряжением.

На заметку! Профессиональные электрики пользуются более дорогими многофункциональными индикаторами, свечением которых управляет схема на транзисторах, питающаяся от встроенных аккумуляторов напряжением в 3 В. Еще одним их характерным отличием от простых аналогов является отсутствие контактной площадки, к которой нужно прикасаться при выполнении замеров.

Устройства, помимо своего прямого назначения — проверки фазового провода — выполняют и ряд других вспомогательных задач: определение полярности источников постоянного напряжения, места обрыва электроцепи и так далее.

Мультиметр — надежный помощник

Чтобы вычислить фазу, используя тестер, его необходимо переключить в режим «вольтметр» и мерить напряжение между всеми парными выводами кабелей. Соединение щупов с защитным нулем и заземлением должно показывать отсутствие напряжения. Напряжение между фазой и любым другим проводов должно составлять 220 В.

Способы определения проводов:

Так, в первом случае вольтметр отклоняется от нулевой отметки в цепи «ноль/фаза». На другом рисунке он показывает отсутствие напряжения между нулем и землей. И на третьем, вольтметр между фазой и землей показывает «0 В» поскольку проводник еще не подсоединен к земле. Третий случай — это скорее исключение из правил. Такое возможно, например, в случаях, когда старые кабеля здания находится на этапе реконструкции. В нормальной работающей системе электропроводки вольтметр тоже должен показывать 220 В.

Использование лампы накаливания

Перед началом работы необходимо будет собрать приспособление для тестирования. Оно будет состоять из обыкновенной лампочки, патрона и проводов. Лампа вкручивается в патрон, а к клеммам патрона крепятся проводники. Один из проводов необходимо будет заземлить, например, подсоединить к батарее отопления.

Сущность метода заключается в поочередном прикладывании второго (свободного) проводника ко всем тестируемым жилам. Если лампочка вспыхнет — найден фазный провод.

Метод позволяет установить приблизительно наличие фазного кабеля среди остальных. Сигнал лампы точно сигнализирует о том, что среди этих проводников какой-то фазовый, а какой-то нулевой. Если же лампа не горит, значит среди кабелей нет фазного. Но может случиться, что нет как раз именно нулевого.

Поэтому в большей степени данный метод целесообразен для определения работоспособности электрической проводки и правильности монтажа.

Определение сопротивления петли «ноль/земля»

Замер величины сопротивления петли является залогом бесперебойной работы электрических приборов. Время от времени это следует проводить, поскольку основные причины поломки техники кроются в замыканиях и перегрузках электросетей. Замер сопротивления позволит исключить подобные неприятности.

Что представляет собой эта петля

Данная петля является контуром, возникающим в результате соединения «нуля» с заземленной нейтралью. Как раз именно замыкание этой цепи и будет образовывать данную петлю.

Главная задача по измерению сопротивления данной петли — надежная защита оборудования и кабелей от перегрузок во время эксплуатации. Высокое сопротивление станет причиной чрезмерного повышения температуры электролинии, и как следствие, возникновения пожара. Значительное влияние на качество электропроводки оказывает влажность воздуха, температура, время суток — все это сказывается на состоянии электросети.

В заключении

Данный материал позволяет понять, что вообще такое фаза и ноль, какова их роль в современной электрике, каким образом можно установить, где располагается в проводке фазная и нулевая жилы. Ведь вопрос определения нуля, фазы и заземления весьма важен. Подключение некоторых видов приборов по результатам неправильной проверки может повлечь за собой негативные последствия — сгорание электроприборов, или, что еще опаснее, поражение током.

Видео по теме

Фаза и нуль в электрике: что значит

В каждом современном доме есть электричество, благодаря которому работают розетки, лампочки и многие другие виды электрооборудования. Включая свет в комнате, пылесос в розетку или заряжая смартфон, мало кто задумывается, как же этот свет и зарядка в гаджете появляются. Что становится причиной работы лампочки и гула пылесоса? Вопросов, если подумать, много, но ответ один — электроэнергия

Фаза и нуль в электрике

Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.

Линия электропередач

Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.

КТП

Фаза и нуль: понятия и отличие

Существует такое понятие, как напряжение. Это слово означает степень напряженности электрического поля в данной точке или цепи. Иначе его называют потенциалом. Если очень простыми словами, то это некий поршень, что дает толчок для электронов, чтобы они прошли по проводам и зажгли лампочку в люстре.

В общей цепи (фаза ноль), той, что приходит на люстру или розетку, есть два провода. Один из них и есть фаза. Именно этот провод находится под напряжением. Фаза в электротехнике сравнима с плюсом в автомобиле — это основное питание для сети.

Фаза, ноль, земля в розетке

Нуль — это провод, который не находится под напряжением (это именно то, чем отличается ноль от фазы). Он не перегружен в процессе отбора мощности, но, тем не менее, по нему так же течет электрический ток, только в направлении, обратном фазному. В отсутствии напряжения он является безопасным в плане поражения человека электротоком.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.

Откуда берется ноль в электросети

Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.

Фаза, ноль и земля в проводе

Зачем нужен нуль

Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.

Как найти нуль и фазу

В домашних условиях, даже не имея специальных приборов и приспособлений, возможно определить в обычной розетке, какой из двух проводов является фазой, а какой нулем. В этом случае используются электролампа или индикаторная отвертка.

Проверка с помощью электролампы

Для поиска нуля и фазы достаточно взять обыкновенный патрон с лампочкой и прикрутить два провода на его штатные места. Затем один из этих проводов подключить к заземляющим ножам в розетке, а второй — к любому из двух силовых разъемов.

Фазным будет являться тот разъем, при подключении к которому лампочка будет загораться. Это происходит потому, что по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), в вводном электрощите нулевые провода всех розеток должны быть соединены с земляными проводами этих же розеток. А отдельно земляная шина должна быть соединена с защитным контуром заземления. Именно это и обеспечивает наличие надежного нуля во всей цепи энергоснабжения дома.

Электролампа

Обратите внимание! Самостоятельно подобные процедуры допустимо делать только в том случае, когда квалифицированной помощи ждать неоткуда, а также в случае аварийной ситуации (пожар, короткое замыкание, попадание человека под напряжение). Не стоит забывать, что электрический ток очень опасен. Не стоит рисковать своим здоровьем и своей жизнью из-за лампочки!

Индикаторная отвертка

Для того, чтобы определить фазу в сети переменного тока напряжением 220В — 230В, можно использовать бытовой указатель напряжения — индикаторную отвертку. Продается он практически в любом хозяйственном магазине и стоит (в зависимости от конструкции) очень недорого.

Пример исправной индикаторной отвертки

Как правило, инструкции к применению у подобных инструментов нет, поэтому, чтобы не получить электротравму, следует помнить несколько простых правил, применимых к любому инструменту, соприкасающемуся с токоведущими частями:

  1. Использовать инструмент только по назначению (запрещается применять указатель напряжения — индикаторную отвертку — в качестве обыкновенной отвертки для закручивания/откручивания винтов, саморезов, шурупов и т.д.)
  2. Перед использованием инструмента следует внимательно рассмотреть состояние изоляции на рукояти и жале (применимо для любых отверток, в том числе для индикаторных). Ни в коем случае не использовать приспособление, если изоляционное покрытие имеет сколы или вообще отсутствует.
  3. Проверять работоспособность индикаторных устройств необходимо на электроустановках, заведомо находящихся под напряжением (например, в удлинителе, в который включен работающий электроприбор).
Отвертка с изолированным жалом

В случае сомнения в работоспособности индикатора следует считать его неисправным, а электроустановку действующей.

Так же существуют более точные и безопасные приборы для определения наличия напряжения в сети — это мультиметры, токоизмерительные клещи, вольтамперфазометры (ВАФ) и другие.

Мультиметр

В быту, как правило, используются простые мультиметры. Они способны показать наличие напряжения в сети и его значение. Намного безопаснее использовать для определения фазы именно эти приборы, так как их щупы имеют диэлектрическую рукоятку. Принцип определения такой же, как и в случае с патроном — достаточно один щуп приложить к земляному контакту розетки, а второй накладывать на один из двух контактов розетки.

Пример мультиметра

Важно! Как и правила дорожного движения, правила электробезопасности обязательно нужно соблюдать, ведь электрический ток невидим, неслышим и неосязаем, и именно этим он и опасен.

Электроэнергия (согласно второму закону Ньютона) не появляется из ниоткуда и не уходит в никуда. Она производится, транспортируется и потребляется на глазах. Нужно знать, откуда она берется, как к нам попадает и в каком виде. Каждый должен понимать, что в бытовом потреблении есть провода, которые могут нанести вред здоровью человека, а есть и такие, которые совершенно безвредны, поэтому необходимы небольшие знания и минимум приборов для определения и разграничения этих проводов. Но любые манипуляции с электричеством лучше доверять профессионалу — квалифицированному специалисту, чтобы избежать беды.

Фаза и ноль в электрике

Хозяин квартиры или частного дома, решивший проделать любую процедуру, связанную с электричеством, будь то установка розетки или выключателя, подвешивание люстры или настенного светильника, неизменно сталкивается с необходимостью определить, где в месте производства работ находятся фазный и нулевой провод, а также кабель заземления. Это нужно для того, чтобы правильно подсоединить монтируемый элемент, а также избежать случайного удара током. Если вы имеете определенный опыт работы с электричеством, то такой вопрос не поставит вас в тупик, но для новичка он может оказаться серьезной проблемой. В этой статье мы разберемся, что такое фаза и ноль в электрике, и расскажем, как найти эти кабели в цепи, отличив их друг от друга.

В чем отличие фазного проводника от нулевого?

Назначение фазного кабеля – подача электрической энергии к нужному месту. Если говорить о трехфазной электросети, то в ней на единственный нулевой провод (нейтральный) приходится три токоподающих. Это обусловлено тем, что поток электронов в цепи такого типа имеет фазовый сдвиг, равный 120 градусам, и наличия в ней одного нейтрального кабеля вполне достаточно. Разность потенциалов на фазном проводе составляет 220В, в то время как нулевой, как и заземляющий, не находится под напряжением. На паре фазных проводников значение напряжения составляет 380 В.

Линейные кабели предназначены для соединения нагрузочной фазы с генераторной. Назначение нейтрального провода (рабочего нуля) заключается в соединении нулей нагрузки и генератора. От генератора поток электронов перемещается к нагрузке по линейным проводникам, а его обратное движение происходит по нулевым кабелям.

Нулевой провод, как было сказано выше, не находится под напряжением. Этот проводник выполняет защитную функцию.

Назначение нулевого провода заключается в создании цепочки с низким показателем сопротивления, чтобы в случае короткого замыкания величины тока хватило для немедленного срабатывания устройства аварийного отключения.

Таким образом, за повреждением установки последует ее быстрое отключение от общей сети.

В современной проводке оболочка нейтрального проводника бывает синей или голубой. В старых схемах рабочий нулевой провод (нейтраль) совмещен с защитным. Такой кабель имеет покрытие желто-зеленого цвета.

В зависимости от назначения электропередающей линии она может иметь:

  • Глухозаземленный нейтральный кабель.
  • Изолированный нулевой провод.
  • Эффективно-заземленный ноль.

Первый тип линий все чаще используется при обустройстве современных жилых зданий.

Чтобы такая сеть функционировала правильно, энергия для нее вырабатывается трехфазными генераторами и доставляется также по трем фазным проводникам, находящимся под высоким напряжением. Рабочий ноль, являющийся по счету четвертым проводом, подается от этой же генераторной установки.

Наглядно про разницу между фазой и нолем на видео:

Для чего нужен заземляющий кабель?

Заземление предусмотрено во всех современных электрических бытовых устройствах. Оно помогает снизить величину тока до уровня, который безопасен для здоровья, перенаправляя большую часть потока электронов в землю и защищая человека, коснувшегося прибора, от электрического поражения. Также заземляющие устройства являются неотъемлемой частью громоотводов на зданиях – через них мощный электрический заряд из внешней среды уходит в землю, не причиняя вреда людям и животным, не становясь причиной пожара.

На вопрос – как определить провод заземления – можно было бы ответить: по желто-зеленой оболочке, но цветовая маркировка, к сожалению, довольно часто не соблюдается. Бывает и такое, что электромонтер, не обладающий достаточным опытом, путает фазный кабель с нулевым, а то и подключает сразу две фазы.

Чтобы избежать подобных неприятностей, нужно уметь различать проводники не только по цвету оболочки, но и другими способами, гарантирующими правильный результат.

Домашняя электропроводка: находим ноль и фазу

Установить в домашних условиях, где какой провод находится, можно разными способами. Мы разберем только самые распространенные и доступные практически любому человеку: с использованием обычной электрической лампочки, индикаторной отвертки и тестера (мультиметра).

Про цветовую маркировку фазных, нулевых и заземляющих проводов на видео:

Проверка с помощью электролампы

Перед тем, как приступить к такой проверке, нужно собрать с использованием лампочки устройство для проверки. Для этого ее следует вкрутить в подходящий по диаметру патрон, после чего закрепить на клемме провода, сняв изоляцию с их концов стриппером или обычным ножом. Затем проводники лампы нужно поочередно прикладывать к тестируемым жилам. Когда лампа загорится, это будет означать, что вы нашли фазный провод. Если проверяется кабель на две жилы, уже понятно, что вторая будет нулевой.

Проверка индикаторной отверткой

Хорошим помощником в работе, связанной с электрическим монтажом, является индикаторная отвертка. В основе работы этого недорогого инструмента лежит принцип протекания сквозь корпус индикатора емкостного тока. В ее состав входят следующие основные элементы:

  • Металлический наконечник, имеющий форму плоской отвертки, который прикладывается к проводам для проверки.
  • Неоновая лампочка, загорающаяся при прохождении сквозь нее тока и сигнализирующая таким образом о фазовом потенциале.
  • Резистор для ограничения величины электрического тока, который защищает устройство от сгорания под воздействием мощного потока электронов.
  • Контактная площадка, позволяющая при прикосновении к ней создать цепь.

Профессиональные электромонтеры используют в своей работе более дорогие светодиодные индикаторы с двумя встроенными элементами питания, но простенькое устройство китайского производства вполне доступно любому человеку и должно иметься у каждого хозяина дома.

Если вы проверяете наличие напряжения на проводе с помощью этого прибора при дневном свете, то придется приглядываться в ходе работы более внимательно, так как свечение сигнальной лампы будет плохо заметно.

При касании жалом отвертки фазного контакта сигнализатор загорается. При этом ни на защитном нуле, ни на заземлении светиться он не должен, в противном случае можно сделать вывод, что в схеме подключения имеются неполадки.

Пользуясь этим индикатором, будьте внимательны, чтобы нечаянно не коснуться рукой провода под напряжением.

Про определение фазы наглядно на видео:

Проверка мультиметром

Для определения фазы с помощью домашнего тестера прибор нужно поставить в режим вольтметра и измерить попарно величину напряжения между контактами. Между фазой и любым другим проводом этот показатель должен составлять 220 В, а прикладывание щупов к заземлению и защитному нулю должно показывать отсутствие напряжения.

Заключение

В этом материале мы подробно ответили на вопрос, что собой представляют фаза и ноль в современной электрике, для чего они нужны, а также разобрались, какими способами можно определить, где в проводке находится фазная жила. Какой из этих способов предпочтительнее, решать вам, но помните, что вопрос определения фазы, ноля и заземления очень важен. Неправильные результаты проверки могут стать причиной сгорания приборов при подключении, или, что еще хуже – причиной поражения электрическим током.

Электрика - "фаза" и "ноль"

В повседневной жизни человек очень часто встречается с электричеством. Более того, электрические приборы сопровождают нас каждый день. Помимо того, что мы постоянно пользуемся электрическим оборудованием, так еще и приходит время их поломки, следовательно, дальнейшей починки. И прежде чем приступить к работе с электричеством нужно, как минимум, знать теоретическую базу, не говоря уже о практике. Конечно, во избежание причинения вреда имуществу и вашему бесценному здоровью разумнее было бы обратиться за помощью к специалисту. Но если Вы хотите сами научиться понимать и разбираться в столь сложном деле как электричество, необходимо начать с самого главного.


Фаза и ноль – знакомые на слух, но чужие для понимания понятия

Данные понятия нередко встречались каждому человеку, и каждый предполагал, что это каким-то образом связано с электричеством. Знать и понимать, что такое «фаза» и «ноль» крайне необходимо, чтобы заниматься электромонтажными работами (например, самая простая установка светильника, бра или люстры). Перед тем, как прикоснуться к электричеству, необходимо обязательно восполнить все пробелы в знаниях. Понимать, что такое фаза и ноль нужно хотя бы для того, чтобы правильно подсоединить провода.

Существует три главных провода: фаза, ноль и заземление. Определить где и какой проводок можно при помощи подручных средств или по цвету. Специалисты различают провода с первого взгляда, а обычному человеку нужно времени побольше, особенно, если отсутствуют необходимые для этого приборы. На самом деле, способов распознавания кабелей не очень много, тем более безопасных. Именно поэтому чаще всего провода различают по цвету.

Цвет - главный ориентир при распознавании проводов

Самый простой и безопасный метод. Для того, чтобы правильно выделить фазу и ноль, нужно знать какой цвет чему принадлежит. Лучше всего найти достоверную информацию, где четко обозначены принятые в конкретной стране стандарты. Каждый проводок имеет свой определенный цвет, следовательно, найти ноль будет на так уж сложно. Все полученные при поиске информации знания пойдут на пользу и помогут быстро справиться с работой.

Данный метод очень актуален в новостройках, поскольку электропроводка протягивается квалифицированными специалистами, которые соблюдают все установленные стандарты. Например, в нашей стране в 2004 году был принят стандарт IEC 60446, в котором регламентируются все процессы деления фазы, заземления, нуля по цвету.

Обязательно нужно учитывать следующее:

  • синий (сине-белый) цвет провода – рабочий ноль;
  • желто-зеленый цвет – защитный ноль;
  • иные цвета – фаза (красный, коричневый, белый, черный и др.). 

Именно такие обозначения используются чаще всего. Если же проводка в Вашем доме плохая и старая и ее монтажом занимались непрофессионалы, то правильнее будет воспользоваться другими методами.


Поиск фазы и ноля подручными средствами

По мнению специалистов первоначально нужно найти фазу, чтобы облегчить дальнейшее определению. Данный метод возможно применять наряду с предыдущим.

Индикаторная отвертка – неотъемлемый инструмент в бытовом наборе любого домашнего умельца.  Ее предназначение заключается как в проведении электромонтажных работ, так и в процессе обычной замены лампочек или при монтаже осветительных приборов.

Метод настолько простой, что справится с ним может абсолютно любой человек. В момент касания отверткой цветного провода под напряжением индикатор должен загореться. То есть, поступает сигнал о присутствии сопротивления, следовательно, исследуемый кабель – фаза.

Суть данного метода заключается в присутствии внутри отвертки лампочки и резистора. В момент замыкания электрической цепи сигнал загорается. Процедура проходит абсолютно безопасно для человека, поскольку в инструменте имеется сопротивление, которое понижает ток до минимума.

Контрольная лампа – еще один способ определения проводов

Данный способ применим для распознавания кабелей в трехпроводной сети. При использовании этого метода нужно быть очень осторожным и внимательным, поскольку подразумевается создание контрольной лампы.

Процесс заключается в следующем:

  • в патрон помещается обыкновенная лампа;
  • в клеммах располагаются провода без изоляции на концах;
  • поочередное присоединение проводов по цвету.

Если нет возможности создать подобную конструкцию, можно применить обычную настольную лампу с электрической вилкой. Нужно знать, что при таком методе можно определить лишь приблизительное присутствие среди проводов фазного. Сигнал контрольной лампы показывает, что с высокой вероятностью какой-то провод – ноль, а какой-то – фаза. Если свет не загорается, значит фазного провода среди исследуемых нет. Но может быть, что нет именно нулевого провода.

Таким образом, данный способ целесообразен в большей степени для того, чтобы определить правильность монтажа и рабочее состояние проводки.

Как определить сопротивление петли «фаза-ноль»

Периодическое проведение замеров сопротивления петли «фаза-ноль» гарантирует бесперебойную работу электроприборов и проверку автоматов. Это необходимо делать, поскольку самыми главными предпосылками поломок являются перегрузки электрических сетей и короткие замыкания.  Именно замеры сопротивления позволяют избежать подобных ситуаций.

Немногие знают, что такое петля «фаза-ноль», но понимать это крайне необходимо. Под этим понятием подразумевается обозначение контура, возникающего в итоге соединения нулевого провода, который располагается в заземленной нейтрали. Именно замыкание данной электросети и образует петлю.

Для измерения сопротивления в петле «фаза-ноль» существуют следующие методы:

  • падение напряжения в отключенной цепи;
  • падение напряжения при сопротивлении возрастающей нагрузки – самый часто используемый способ, поскольку выгодно отличается от других удобством, быстрым измерением, безопасностью;
  • использование специального прибора, который интерпретирует замыкание в цепи. 

Как определить фазу и ноль: самые действенные способы

В домашнем хозяйстве возникают проблемы при монтаже розеток и выключателей, подключении систем освещения, бытовых электрических приборов и других подобных устройств. Обычно они питаются от однофазных источников, провода которых состоят из двух проводников — фазного и нулевого. В более безопасном варианте к ним добавляется третий провод — земля или заземление.

Большинство бытовой электрической техники нормально функционируют при строго определенном, согласно рабочей схеме, подключении проводников. Основой для успешного решения вопроса будут навыки определения, где фаза, а где ноль. Выполнить эту достаточно несложную работу можно самостоятельно, без привлечения электриков, а значит с экономией на финансовых затратах.

Способы, как найти фазу и ноль, имеют место, как с использованием приборов, так и без них.

Определение рабочей фазы и нуля с помощью приборов

Фазный проводник предназначен для подачи тока потребителю, поэтому на него подается рабочее напряжение ( в бытовой сети 220 В). В отличие от него нулевой проводник выполняет функции замыкания цепи и его потенциал близок к нулю. На этом отличии как раз основан принцип как идентифицировать фазу и ноль с помощью электрических приборов.

С использованием индикаторной отвертки

Основное предназначение индикаторных отверток проверка наличия/отсутствия напряжения. Данная техническая характеристика прибора позволяет определить фазный и нулевой провода питающей сети.

Устройство отвертки обеспечивает удобное и безопасное ее использование. Принципиальная схема представлена на изображении.

Токопроводящий металлический стержень с плоским жалом на конце выполняет функции непосредственно контактирующего элемента с испытуемым проводом. В схеме присутствует ограничивающий величину тока до безопасных значений для человека высокоомный резистор. Он соединяется с индикаторной лампочкой с помощью пружины.

Замыкается цепь из перечисленных элементов на колпачке с контактом. Колпачок располагается на корпусе отвертки изготовленной из прозрачного пластика с возможностью удобного касания рукой человека. Его тело после контакта с колпачком будет выступать в качестве элемента цепи, по нему ток сбрасывается в землю.

Загорание лампочки дает необходимую информацию, как определить фазу и ноль индикаторной отверткой. С касанием токопроводящим стержнем фазного провода лампочка индикатора горит, контакт с нулем оставляет ее потухшей.

Важно: при выполнении работ с помощью индикаторной отвертки с целью предотвращения получения электрической травмы запрещается касаться руками рабочего токопроводящего стержня.

Определение фазы и ноля мультиметром

В однофазной проводке из трех проводов с помощью индикаторной отвертки можно определить только фазу, ноль и землю отличить с ее помощью невозможно. Мультиметром или как он называется в быту тестером можно решить весь комплекс вопросов как проверить функциональную принадлежность всех трех проводов.

Мультиметры принадлежат к многофункциональным приборам, поэтому для определения принадлежности того или иного провода следует выбрать и установить рабочее состояние в положение «вольтметр». Предел измерения выставить больше 220 В.

  • Первое действие заключается в проверке напряжения на всех трех проводах щупом, который находится в гнезде тестера «V» (обозначение гнезд могут различаться, это самое распространенное). Провод с максимальным значением напряжения будет фазой.
  • Далее один из двух щупов соединяем с фазой, а другим касаемся поочередно двух оставшихся проводов.
  • В случае если напряжение на шкале мультиметра будет равно 220 В, то этот провод нулевой. При напряжении на проводе меньшем, чем 220 В, найдем заземляющий.

Как определить ноль и фазу без приборов

Согласно ПУЭ (Правил Устройства Электроустановок) каждому проводу имеющему свое функциональное назначение соответствует своя определенная цветовая маркировка:

  • фазный провод имеет изоляцию черного, белого, коричневого (наиболее часто используемого) цветов и их многочисленных оттенков;
  • нулевой провод имеет изоляцию синего цвета с любыми его оттенками;
  • земля находится в изоляции желто — зеленого цвета в полоску.

Если бы нормативные акты строго соблюдались, то проблем с определением, где фаза, где ноль, а где земля не существовало. Для того чтобы легче было ориентироваться в коммутационных схемах на многих электрических приборах вводятся обозначения фазы, ноля и земли. Все проводники обозначаются в соответствии с государственными стандартами:

  • L — этой латинской буквой обозначается фаза;
  • N — по этому знаку находят нулевой провод;
  • PE — этим сочетанием букв всегда обозначалась земля.

Однако визуальный метод имеет долю субъективизма, не всегда можно точно определить правильно цвет изоляции проводника. Кроме этого не все электрики придерживаются нормативных документов при проведении электромонтажных работ. В зданиях старой постройки, говорить о каких — либо стандартах цветовой маркировки проводки вообще не приходится.

Поэтому такой метод найти фазу и ноль без приборов существует с большой степенью условности, 100 % гарантии он не имеет. Однако он является единственным реальным способом среди других, типа применения сырой картошки, как определить фазу и ноль без приборов. Для получения достоверного результата лучше воспользоваться данными о соответствии проводов фазе, нулю или заземлению проверенных с помощью индикаторной отвертки или мультиметра.

Использование самодельной «контрольки»

Бывают случаи, когда необходимо срочно подключить электрическое устройство, а в домашнем хозяйстве отсутствуют необходимые приборы для определения фазы и нуля. Часто это происходит на даче вдали от благ цивилизации. Однако найти там электрическую лампочку, патрон от нее и кусок электрического провода не представляет больших проблем.

Изготовить самостоятельно контрольную лампочку не представляет труда. Достаточно подключить два провода к патрону и закрутить в него электрическую лампочку. Для удобства эксплуатации концы проводов оборудовать щупами (если такие удалось найти).

Принцип идентификации проводов «контролькой» не отличается от того как определить индикаторной отверткой фазу и ноль. Для определения фазы следует один из контактов «контрольки» подключить к любому из проверяемых проводов, а второй контакт соединить с заземлением. Если лампа будет светиться, то узнаете о принадлежности его к фазе.

Главный недостаток использования самодельной «контрольки» в отсутствии безопасности проведения работ. Существует реальная возможность получения удара электрическим током.

Видео по теме

Значение фаза и ноль в электричестве

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено

Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме, в которых даются определения понятиям фазы, нуля и заземления:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны. Если возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам в разделе «Задать вопрос электрику«!

Рекомендуем также прочитать:

Фаза разноцветье в ассортименте

Именно через фазу проходит напряжение

А значит, работать с этим видом кабеля нужно особенно осторожно. Данный провод обозначается буквой l в электрике, что является сокращением слова Line

В трехфазной сети используется следующее обозначение проводников: l1, l2, l3. Иногда вместо цифр применяются английские буквы. Тогда получается la, lb, lc.

Про цветовое обозначение фаз можно говорить много. Понятно одно: фазный проводник может быть какого угодно цвета, кроме желтого, зеленого и синего. Однако в России нашли свой ответ на вопрос, какого цвета фаза. Согласно ГОСТ Р 50462-2009, рекомендуется использовать черный или коричневый цвет. Однако этот стандарт носит лишь рекомендательный характер. А потому производители не ограничивают себя определенными цветовыми рамками. Например, красный и белый встречаются гораздо чаще коричневого. Яркие цвета – розовый, бирюзовый, оранжевый, фиолетовый также часто присутствуют в наборе

Считается, что яркие цвета защитят от опасности, привлекут внимание мастера. Все-таки с напряжением не шутят

Основные определения по теме Общее заземление

Защитное заземление — соединение проводящих частей оборудования с грунтом Земли через заземляющее устройство с целью защиты человека от поражения током.Заземляющее устройство — совокупность заземлителя (то есть проводника, соприкасающегося с землёй) и заземляющих проводников.Общий провод — проводник в системе, относительно которого отсчитываются потенциалы, например, общий провод БП и прибора.Сигнальное заземление — соединение с землёй общего провода цепей передачи сигнала.Сигнальная земля делится на цифровую землю и аналоговую. Сигнальную аналоговую землю иногда делят на землю аналоговых входов и землю аналоговых выходов.Силовая земля — общий провод в системе, соединённый с защитной землей, по которому протекает большой ток.Глухозаземлённая нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая к заземлителю непосредственно или через малое сопротивление.Нулевой провод — провод, соединённый с глухозаземлённой нейтралью.Изолированная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, не присоединённая к заземляющему устройству.Зануление — соединение оборудования с глухозаземлённой нейтралью трансформатора или генератора в сетях трёхфазного тока или с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока.

Заземление АСУ ТП принято подразделять на:

  1. Защитноое заземление.
  2. Рабочеее заземление, или функциональное FE.

Дополнительные сведения о нахождении земли, фазы, нулевого провода

Добавим другой способ — промышленностью запрещен. Лампочка в патроне с двумя оголенными проводами. При помощи инструмента находят фазу, можно жилу замыкать на заземление. Нельзя использовать водопроводные, газовые, канализационные трубы, прочие инженерные конструкции. По правилам, оплетка кабельной антенны снабжена занулением (заземлением). Относительно нее можно тестером (запрещенной стандартами лампочкой в патроне) находить фазу.

Для решительных людей порекомендуем пожарные лестницы, стальные шины громоотводов. Нужно зачистить металл до блеска, звонить на участок фазу

Обратите внимание, далеко не все пожарные лестницы заземлены (хотя обязаны быть), шины громоотводов 100%. Если обнаружите столь вопиющий произвол, можно обратиться в управляющие организации, при отсутствии реакции – стучите (россияне именуют правозащитников стукачами) государственным инстанциям

Указывайте нарушение правил защитного зануления зданий.

Найти нулевой провод в квартире

По правилам, корпус подъездного щитка заземлен. Выполняется при помощи солидных размеров клеммы, затянутой мощным болтом в домах старой постройки, жителям современных зданий проще будет ориентироваться количеством жил. Нулевая шина имеет самое большое число подключений, фазы разводятся по квартирам (добрые электрики вешают стикеры А, В, С; злые — не вешают). Легко проследим по раскладке автоматов защиты, счетчиков.

Штекер 230 вольт Великобритании

В каждом случае общий провод будет нулевым. Цвет не играет решающей роли. Хотя по нормам современные кабели снабжены разукрашенной изоляцией

Обратите внимание – если в доме обустроено заземление, жил на входе будет минимум 5. Корпус щитка сажается на желто-зеленую

Нулевой провод послужит отводу рабочего тока от приборов (замыкает цепь). Объединение ветвей на стороне потребителя запрещено. Вот тройка правил, помогающих разобраться в подъездном щитке (обратите внимание, по правилам, жилец туда не должен казать носу вовсе – предупредили):

  • Автомат защиты рвет фазу. Встречаются двухполюсные модели, используются сравнительно редко для помещений с особой опасностью (санузел). Поэтому по положению провода удастся сказать: это фаза. Затем можно автомат вырубить, жилу прозвонить на стороне квартиры. Однозначно даст положение фазы.
  • Напряжение меж нулевым проводом, любой фазой составляет 230 вольт. По ключевому признаку выделим жилу, на другую дающая указанную разницу. Разброс меж фазами составляет 400 вольт. Значения процентов на 10 выше, российские сети стараются соответствовать европейским стандартам.
  • Токовыми клещами измерим значения на жилах. По каждой фазе будет некоторое значение, сумма которых (по трем) должна течь обратно в сеть по нулевому (либо подходящему фазному). Заземление редко используется, ток здесь будет близкий нулевому при равномерной загрузке веток. Место, где значение больше всего, традиционно является нулевым проводником.
  • Клемма заземления распределительного щитка на виду. Признаку поможет найти нулевой провод в домах с NT-C-S. В других случаях сюда подводится заземление.

Откуда появился ноль, и каким он бывает

Если рассматривать планету Земля с точки зрения электротехники, то она является сферическим конденсатором. В нем три элемента:

  1. Земная твердь, имеющая отрицательный потенциал.
  2. Ионосфера – слой атмосферы, воспринимающий и частично рассеивающий излучения Солнца. Она имеет положительный потенциал.
  3. Газовая атмосфера, имеющая диэлектрические свойства и играющая роль обкладки.

Разница потенциалов между обкладками этого глобального конденсатора равна 300 тыс. вольт. Она уменьшается по мере приближения к поверхности. Так, на высоте 100 метров ее значение 10 тыс. вольт.

Почему мы считаем потенциал Земли равным нулю, ведь на самом деле он имеет вполне материальное значение, хотя и c отрицательным знаком? Этот вопрос стоит задать ученым XVIII или XIX веков, заложивших основы электротехники.

Например, английскому физику Майклу Фарадею. Так им было удобнее измерять напряженность электромагнитного поля – принять за точку отсчета (ноль) Землю. Этот прием используется во многих отраслях науки. Например, в термодинамике. В ней за абсолютный ноль принята температура, при которой прекращается движение электронов в атомной структуре любого вещества.

Это так называемая шкала Кельвина, которая отличается от другой системы измерения температур – она предложена Андерсом Цельсием – на 273 градуса со знаком минус.

Итак, электрический ноль – это условное понятие, которое применяют в отношении любого предмета с отрицательным потенциалом. Его можно получить тремя способами:

  1. Присоединившись к земной тверди, отчего и произошло понятие «заземление».
  2. Кристаллическая решетка всех металлов имеет отрицательный заряд разной величины, что определяет степень их электрохимической активности. Поэтому достаточно присоединиться к металлическому предмету большой массы и объема. Два последних условия являются обязательными, поскольку тело должно иметь электрическую емкость, сравнимую с Земной. Это называется рабочим заземлением.
  3. Соединив проводники с текущим по ним переменным током так, чтобы в общей точке сумма их векторного сложения была равна нулю (так называемая схема звезда), из-за чего ее назвали нейтралью. Это основа приема, называемого в электротехнике занулением.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.

Откуда берется ноль в электросети

Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.

Фаза, ноль и земля в проводе

Зачем нужен нуль

Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.

Основные понятия.

Сила
тока

скалярная физическая величина, равная
отношению заряда, прошедшего через
проводник, ко времени, за которое этот
заряд прошел.

где I
сила тока,
qвеличина
заряда (количество электричества),
t
время прохождения заряда.

Плотность
тока

векторная физическая величина, равная
отношению силы тока к площади поперечного
сечения проводника.

где jплотность
тока
,  S— площадь
сечения проводника.

Направление
вектора плотности тока совпадает с
направлением движения положительно
заряженных частиц.

Напряжение — скалярная
физическая величина, равная отношению
полной работе кулоновских и сторонних
сил при перемещении положительного
заряда на участке к значению этого
заряда.

гдеAполная
работа сторонних и кулоновских сил,
q
электрический заряд.

Электрическое
сопротивление

физическая величина, характеризующая 
электрические свойства участка цепи.

гдеρ
удельное сопротивление проводника,
lдлина
участка проводника,
Sплощадь
поперечного сечения проводника.

Проводимостьюназывается
величина, обратная сопротивлению

где Gпроводимость.

Источники помех на шине Земля

Все помехи, воздействующие на кабели, датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и металлические шкафы автоматики, в большинстве случаев протекают и по заземляющим проводникам, создавая паразитное электромагнитное поле вокруг них и падение напряжения помехи на проводниках.

Источниками и причинами помех могут быть молния, статическое электричество, электромагнитное излучение, «шумящее» оборудование, сеть питания 220 В с частотой 50 Гц, переключаемые сетевые нагрузки, трибоэлектричество, гальванические пары, термоэлектрический эффект, электролитические процессы, движение проводника в магнитном поле и др. В промышленности встречается много помех, связанных с неисправностями или применением не сертифицированной аппаратуры. В России уровень помех регулируются нормативами — ГОСТ Р 51318.14.1, ГОСТ Р 51318.14.2, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.3, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.11, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 50648. На этапе проектирования промышленного оборудования, чтобы снизить уровень помех, применяют маломощную элементную базу с минимальным быстродействием и стараются уменьшить длину проводников и экранирование.

Фаза и нуль понятия и отличие

Существует такое понятие, как напряжение. Это слово означает степень напряженности электрического поля в данной точке или цепи. Иначе его называют потенциалом. Если очень простыми словами, то это некий поршень, что дает толчок для электронов, чтобы они прошли по проводам и зажгли лампочку в люстре.

В общей цепи (фаза ноль), той, что приходит на люстру или розетку, есть два провода. Один из них и есть фаза. Именно этот провод находится под напряжением. Фаза в электротехнике сравнима с плюсом в автомобиле — это основное питание для сети.

Фаза, ноль, земля в розетке

Нуль — это провод, который не находится под напряжением (это именно то, чем отличается ноль от фазы). Он не перегружен в процессе отбора мощности, но, тем не менее, по нему так же течет электрический ток, только в направлении, обратном фазному. В отсутствии напряжения он является безопасным в плане поражения человека электротоком.

Заземляющие проводники заземлители

Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.


Желто-зеленая раскраска заземлителя

Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.

Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.

Как различить фазу, ноль, землю

Проще всего определить назначение проводников по цветовой маркировке. В соответствие с нормами, фазный проводник может иметь любой цвет, нейтраль – голубую маркировку, земля – желто-зеленого цвета. К сожалению, при монтаже электрики цветовая маркировка соблюдается далеко не всегда. Нельзя забывать и вероятности того, что недобросовестный или неопытный электрик легко может перепутать фазу и ноль или подключить две фазы. По этим причинам всегда лучше воспользоваться более точными способами, чем цветовая маркировка.

Определить фазный и нулевой проводники можно с помощью индикаторной отвертки. При соприкосновении отвертки с фазой загорится индикатор, так как по проводнику проходит электроток. Ноль не имеет напряжения, поэтому индикатор загореться не может.

Отличить ноль от земли можно с помощью прозвонки. Сначала определяется и маркируется фаза, затем щупом прозвонки нужно прикоснуться к одному и проводников и клемме заземления в электрощитке. Ноль звониться не будет. При прикосновении к земле раздастся характерный звуковой сигнал.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Нулевой проводник

Нулевой проводник или, как его еще называют, нейтраль выполняет простую, но важную функцию. Он выравнивает нагрузки в сети, на выходе обеспечивая напряжение в 220 Вольт. Избавляет фазы от скачков и перекосов, нейтрализуя их. Не удивительно, что его символом является буква n – образован от английского слова Neutral. А сочетание обозначений n, l в электрике всегда идут рядом.

В распределительном щитке все кабели данной расцветки группируются на одной, нулевой шине с соответствующей буквенной аббревиатурой. В розетках также есть необходимая маркировка.

Поэтому мастер никогда не спутает, куда крепить специальный нулевой контакт.

Такая маркировка, принцип работы применимы как к однофазной, так и к трехфазной сети.

Фаза и нуль в электрике

Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.

Линия электропередач

Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.

КТП

Напряжение на землю больше чем фазовое. Так надо

Частный дом. Сделал заземление — 15м арматура 10ка + 2м полоса в грунте остальное на пов-сти.Напряжение ноль-фаза 216 Внапряжение земля-фаза 222 В, т.е. больше. Это нормально?Если имеет значение земля-ноль тестер показывает 3 В.

Качество заземления определяется сопротивлением.

Ну вообще — на ноле обычно потенциал от нуля отличный )) Но это — не нормально. Сделайте на вводной опоре повторное заземление ноля — и будет тогда на ноле ноль

как бы у нас по умолчанию с заземленной нейтралью сеть. Так что землите до ввода в дом смело

——————Да здравствуют временные трудности!

Если автора сильно беспокоят перекосы и очень хочется симметрии можно поставить на вход разделительный трансформатор (цену не могу представить) и сделать собственную систему электроснабжения, лучше с нулем, отдельным от заземления.

Вообще то с УЗО проблемы

Я правильно понял, что если соединю ноль с землёй после счётчика, то эти 3 В будут накручивать счётчик круглосуточно? Или замедлять?

——————Ребята, давайте жить дружно! (с)

Старый счетчик скорее всего никак на это не отреагирует. А вот новый электронный — скорее всего насчитает.

Подобную тему открывал тоже.Решил землю не делать.Ограничился УЗО.Всё работает.

Да не собираюсь я этого делать, хотябы по причине 3-х В на корпус любого прибора.Ещё вопрос: УЗО всё равно какой стороной в сеть, какой на счётчик? Ноль там отмечен как ноль а фаза цифрами 1 и 2.

——————Ребята, давайте жить дружно! (с)

кстати,если один провод от электро прибора на заземлённый штырь,а второй на фазу-он будет работать за счёт чубайса.

——————временные трудности

Через счётчик с фазы всё равно будут течь. Хоть на ноль хоть в землю. А таких горе экономов надо живьём заземлять! Сколько раз, работая в квартирных домах получал от отопления и сантехники.

——————Ребята, давайте жить дружно! (с)

не в случае отдельностоящего дома.

——————временные трудности

про сегодня не скажу,но года два назад работало с новым счётчиком.провинция-с..

——————временные трудности

даже за 2 года назад — Вы меня очень сильно удивили ну — тут уж надо смотреть, какая провинция…

Чтоб не плодить темы, а УЗО вообще можно поставить на нестабилизированной линии? Бывают перепады от 180 до 230.

по идее можно.оно следи не за напряжением,а отслеживает его разности . т.е. если через ноль и фазу проходит равное количество энергии оно не срабатывает.при утече-пробой на землю,и тому подобное равновесие нарушаеться и срабатывает размыкатель.

А выбивать постоянно не будет?

у вас по перепадам напряжений чисто сельская ситуация,может кто из товарищей подскажет. узо штука капризная-чуть утечка и выбивает-проводка должна быть качествынной.у меня 2-3 раза в год срабатывает самопроизвольно,причин не знаю,просто включаю и всё.

Я про дачу и спращиваю)

У меня в деревне перепады 180-230 узо нормально работает, четкое срабатывание только на утечку, ложных ни одного не было за год.

Я с двумя электриками говорил — оба сказали что будет выбивать, но вот головой я понимаю что такого быть не должно, ибо совершенно верно замечено:

Да это понятно что лучше! Никто и не спорит. Не будет ли постоянных срабатываний на дачной линии? А то просто замучает и придется выкинуть его — деньги на ветер!

Если можно. У меня автоматы все леграндовские стоят. Линия 3фазная.

Начали с «грязного» нуля, дошли до УЗО… Какая связь?Три вольта на нуле относительно земли — это просто ничто для сельской местности.У меня нулевой провод имеет повторное заземление на арматуру ЖБ опоры, с которой выполнен ввод в дом. Трёхфазное УЗО выбило за четыре года лишь один раз, во время грозы.Лично по мне, лучше допустить ложные срабатывания, чем один несчастный случай.

Пасынки ж/б, столбы гнилые уже, трансформатор на ладан дышит.

А как выбирается ампераж узо? 25 не мало?

У меня выделенная 5 кВт, соответственно вводной автомат 25 А, узо должно коммутировать такой же ток.

А у меня автомат 40 А…

Лучше сменить ИЭК на что-нибудь поприличнее, имхо.

Хреновня китайская.

Фаза в электричестве

А вы знаете, на электростанциях? Везде принцип его возникновения один и тот же: вращение магнита внутри катушки приводит к тому, что в ней появляется Этот эффект получил название ЭДС, или электродвижущая сила индукции. Вращающийся магнит называют ротором, а прикрепленные вокруг него катушки — статором.

Переменное напряжение получают от постоянного, когда последнее изгибают по синусу, в результате чего достигается то положительное, то отрицательное его значение.

Итак, магнит приходит в движение, например, благодаря потоку воды. При вращении ротора все время меняется. Поэтому и создается переменное напряжение. При трех установленных катушках каждая из них имеет отдельную электрическую цепь, а внутри нее появляется одинаковое переменное значение, где фаза напряжения сдвинута по окружности на сто двадцать градусов, то есть на треть относительно той, что расположена рядом.

Зачем нужно зануление

Человечество активно использует электричество, фаза и ноль – важнейшие понятия, которые нужно знать и различать. Как мы уже выяснили, по фазе электричество подается к потребителю, ноль отводит ток в обратном направлении. Следует различать нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. Первый необходим для выравнивания фазового напряжения, второй используется для защитного зануления.

Электросети с изолированной нейтралью не имеют нулевого рабочего проводника. В них используется нулевой заземляющий провод. В электросистемах TN рабочий и защитный нулевой проводники объединены на всем протяжении цепи и имеют маркировку PEN. Объединение рабочего и защитного нуля возможны только до распределительного устройства. От него к конечному потребителю пускается уже два нуля – PE и N. Объединение нулевых проводников запрещается по технике безопасности, так как в случае короткого замыкания фаза замкнется на нейтраль, и все электроприборы окажутся под фазным напряжением.

Выводы Правила заземления

Радикальные методы решения проблем заземления:

  1. Используйте модули ввода.вывода только с гальванической развязкой
  2. Не применяйте длинных проводов от аналоговых датчиков
  3. Располагайте модули ввода в непосредственной близости к датчику, а сигнал передавайте в цифровой форме
  4. Используйте датчики с цифровым интерфейсом
  5. На открытой местности и при больших дистанциях используйте оптический кабель вместо медного
  6. Используйте только дифференциальные (не одиночные) входы модулей аналогового ввода

Еще советы:

  1. Используйте в пределах вашей системы автоматизации отдельную землю из медной шины, соединив её с шиной защитного заземления здания только в одной точке
  2. Аналоговую, цифровую и силовую землю системы соединяйте только в одной точке. Если этого сделать невозможно, используйте медную шину с большой площадью поперечного сечения для уменьшения сопротивления между разными точками подключения земель
  3. Следите, чтобы при монтаже системы заземления случайно не образовался замкнутый контур
  4. Не используйте по возможности землю как уровень отсчёта напряжения при передаче сигнала
  5. Если провод заземления не может быть коротким или если по конструктивным соображениям необходимо заземлить две части гальванически связанной системы в разных точках, то эти системы нужно разделить с помощью гальванической развязки
  6. Цепи, изолированные гальванически, нужно заземлять, чтобы избежать накопления статических зарядов
  7. Экспериментируйте и пользуйтесь приборами для оценки качества заземления. Допущенные ошибки не видны сразу
  8. Пытайтесь идентифицировать источник и приёмник помех, затем нарисуйте эквивалентную схему цепи передачи помехи с учётом паразитных ёмкостей и индуктивностей
  9. Пытайтесь выделить самую мощную помеху и в первую очередь защищайтесь от неё
  10. Цепи с существенно различающейся мощностью следует заземлять группами, в каждой группе – блоки с примерно равной мощностью
  11. Заземляющие проводники с большим током должны проходить отдельно от чувствительных проводников с малым измерительным сигналом
  12. Провод заземления должен быть по возможности прямым и коротким
  13. Не делайте полосу пропускания приёмника сигнала шире, чем это надо из соображений точности измерений
  14. Используйте экранированные кабели, экран заземляйте в одной точке со стороны источника сигнала на частотах ниже 1 МГц и в нескольких точках – на более высоких частотах
  15. Для особо чувствительных измерений используйте «плавающий» батарейный источник питания
  16. Самая «грязная» земля – от сетевого блока питания. Не совмещайте её с аналоговой землёй.
  17. Экраны должны быть изолированными, чтобы не появилось случайных замкнутых контуров, а также электрического контакта между экраном и землёй

Что такое полюсы и нули в передаточных функциях

  • Сетевые сайты:
    • Последний
    • Новости
    • Технические статьи
    • Последний
    • Проектов
    • Образование
    • Последний
    • Новости
    • Технические статьи
    • Обзор рынка
    • Образование
    • Последний
    • Новости
    • Мнение
    • Интервью
    • Особенности продукта
    • Исследования
    • Форумы
  • Авторизоваться
  • Присоединиться
    • Авторизоваться
    • Присоединиться к AAC
    • Или войдите с помощью

      • Facebook
      • Google
      • LinkedIn
      • GitHub
.

Объяснение трехфазной электрической мощности> ENGINEERING.com

Электротехника имеет репутацию загадочной, поэтому термин «волшебный дым» стал частой шуткой среди инженеров-электриков и техников. Однако практическое знание принципов электротехники может быть невероятно полезным, даже если вы не инженер-электрик, особенно если вам приходится с ним работать!

Имея это в виду, в данной статье рассматривается основная концепция электротехники: трехфазная электроэнергия.Мы начнем с основ и будем двигаться дальше, чтобы к концу этой статьи волшебный дым не казался таким волшебным.

Электромагнитная индукция

Иллюстрация закона Фарадея. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Этот феномен был первоначально описан Майклом Фарадеем. Если проводник помещен в переменное магнитное поле (как показано на рисунке ниже), индуцированная электромагнитная сила (ЭДС), то есть напряжение, появляется на его противоположном конце.Электрический ток течет, когда петля, состоящая из цепи проводника, замкнута, при условии, что проводник, помещенный в переменное магнитное поле, проходит по линиям магнитного поля.

Переменный ток и электромагнитная индукция

Переменный ток (AC) имеет синусоидальную форму и попеременно меняет свое направление и амплитуду. Переменный ток генерируется электрическим генератором переменного тока, работающим по принципу электромагнитной индукции (EMI). Следовательно, электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую.Его основные части - статор и ротор. Последний представляет собой источник магнитного поля, а первый содержит проводник, в котором индуцируется ЭДС (обычно проводник имеет форму спиральной проволоки).

Генератор состоит из источника переменного магнитного поля (магнита или электромагнита) и проводника, пересекаемого силовыми линиями магнитного поля. Электромагнит представляет собой ферромагнетик (железо), намотанный катушкой (проводником). Утюг становится магнитом (создает магнитное поле), когда через катушку протекает электрический ток.Электромагниты являются наиболее часто используемым источником магнитного поля из-за их особых преимуществ в этом применении (например, контроль магнитной силы, большая мощность магнита и т. Д.).

Величина наведенного напряжения на концах проводников статора зависит от напряженности магнитного поля (которая пропорциональна количеству силовых линий на единицу площади), скорости изменения магнитного поля (скорости вращения магнита или проводника) и угол, под которым силовые линии магнитного поля проходят через проводник.

На практике, катушка (проводник с большим количеством витков) используется вместо основного проводника для достижения более высокого значения ЭДС. Величина ЭДС прямо пропорциональна количеству витков катушки N . Например, в случае катушки со 100 витками наведенная ЭДС будет в 100 раз выше, чем в единичном проводе.

Почему переменный ток имеет синусоидальную форму?

Ротор (магнит) вращается в магнитном поле, делая полные 360 ° за период времени ( t ).Период t обратно пропорционален частоте, то есть t = 1 / f. В США используется система переменного тока с частотой 60 Гц ( t = 1 / f = 16,67 мс), в то время как в Европе используется система с частотой 50 Гц ( t = 1 / f = 20 мс). Это означает, что ротор генератора с частотой 60 Гц совершает полный оборот на 360 ° за 16,67 мс.

Генерация переменного тока. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Индуцированное напряжение, а также ток, потребляемый генератором, имеют синусоидальную форму, как показано выше, в результате конструкции и принципа работы генератора.Силовые линии магнитного поля проходят через катушки под другим углом при вращении ротора (магнита). Таким образом, когда ротор смещается, в катушке индуцируется другое значение ЭДС (на что указывает синусоидальная амплитуда на изображении выше).

Магнит ротора имеет два полюса, северный (N) и южный (S). Когда ротор (магнит) вращается, противоположные полюса магнита проходят через катушку в каждом полупериоде (180 °), вызывая ЭДС с изменением полярности. Изменение полярности напряжения вызывает изменение направления тока (т.е.е., переменный ток).

Генераторы многофазного переменного тока

Генератор может быть изготовлен с другим количеством катушек, размещенных в статоре. Одна катушка в статоре образует однофазный генератор, а несколько катушек составляют многофазный генератор. В каждой катушке наводится ЭДС одинаковой амплитуды.

Общие преимущества многофазного генератора над однофазным генератором равной мощности заключаются в том, что первый меньше, легче и дешевле.По сути, единственная физическая разница между одиночным генератором и многофазным генератором - это дополнительные катушки с соответствующими деталями в статоре. Каждая фаза генерирует примерно равное количество энергии. Произведенная энергия будет умножена на количество фаз (т.е.установленных катушек в генераторе).

По сравнению с однофазной системой, двухфазная система требует большего количества проводов и более толстых проводов, но без каких-либо дополнительных преимуществ, поэтому на практике она не пользуется популярностью.

Трехфазные генераторы

Трехфазный генератор. (Изображение любезно предоставлено автором.)

На приведенной выше схеме показан трехфазный генератор. Статор имеет три катушки (11 ', 22', 33 '), а ротор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом. Он вращается за счет внешней силы, будь то вода в гидротурбине, пар в электростанции, ветер в ветряной турбине и т. Д.

Магнитное поле вращается вместе с магнитом ротора. ЭДС, наведенная в каждой обмотке статора, имеет одинаковую амплитуду и частоту (сдвинута по фазе на 120 °).

Эти три наведенные ЭДС представляют три фазы, а временной сдвиг между ними (2π / 3) представляет собой сдвиг фазы или сдвиг фазы. Причиной сдвига фаз является пространственное смещение катушек в статоре: катушки физически смещены на 120 ° друг от друга. В основном конструкция генератора и принцип его работы определяют форму и величину наведенного напряжения. Общий ротор вращается с одинаковой скоростью, поэтому значения частоты всех наведенных напряжений также равны.

Необходимо, чтобы все три наведенные ЭДС были одинаковыми, с одинаковым сдвигом фаз между ними. Это представляет собой симметричную трехфазную систему.

Сумма мгновенных значений напряжения в симметричной трехфазной системе равна нулю.

Трехфазное переменное напряжение. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Трехфазная система симметрична тогда и только тогда, когда:
  • Нагрузка каждой фазы имеет одинаковое значение импеданса;
  • Импеданс нагрузки каждой фазы имеет одинаковый фазовый угол;
  • Значения напряжения и тока равны для каждой фазы и;
  • Сдвиг фаз составляет 120 ° между каждой фазой.

В случае симметричных трехфазных систем ток не проходит через общую нейтральную линию.

Трехфазная система переменного тока

В настоящее время трехфазная система служит основой большинства электрических систем, которые включают производство, передачу и потребление энергии. Это одно из самых важных нововведений, внесенных Николой Тесла (1856-1943), поскольку оно позволило более эффективно и упростить производство и передачу энергии.

Повышение ценности мощности системы передачи электроэнергии требует увеличения количества линий передачи (проводников), что увеличивает общую стоимость.

Предположим, мы хотим, чтобы в системе передавалось в 3 раза больше мощности. На схеме ниже показаны три однофазные системы (три генератора изолированы друг от друга). Эта система требует шести линий между электрическим генератором и потребителем, каждый проводник несет значение полного тока.

Три однофазные системы.(Изображение любезно предоставлено автором.)

Тройное значение полной мощности передается только по трем или четырем линиям, в зависимости от того, подключена ли трехфазная система с нейтралью или без нее. По нейтральной линии проходит ток, который является результатом несбалансированной трехфазной системы, то есть разницы значений тока между фазами. Ток через нейтральную линию обычно низкий (ниже, чем текущее значение линии), и поперечное сечение нейтральной линии может быть тоньше.

В то время как на диаграмме выше показан случай трех однофазных систем, в которых для передачи энергии требуется шесть линий, на приведенной ниже диаграмме показана трехфазная система, в которой только три линии необходимы для одинаковой общей мощности.

Одиночная трехфазная система. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Концы источников напряжения (и нагрузки на другой стороне) соединены в общей точке, называемой нейтралью или нейтралью.

Подключение трехфазной системы

Соединения обмоток генератора. (Изображение любезно предоставлено автором.)

На схеме выше вы можете видеть, что трехфазный генератор можно подключать по-разному. Катушки генератора могут быть соединены звездой (YN) или треугольником (D).Первое соединение является наиболее часто используемым соединением для катушек статора.

Соединение звездой образуется, когда концы всех трех обмоток статора соединяются в одной точке (точке звезды), которая обычно заземлена. Нейтральная линия может быть связана с звездой, но это не обязательно. Линии, подключенные к другим концам катушек статора, являются фазовыми линиями (известными как фазы). На изображении ниже показаны клеммы обмоток статора, где выполнено соединение звездой.

Клеммы обмоток статора.(Изображение любезно предоставлено автором.)

Соединение треугольником формируется путем соединения конца одной катушки с началом другой. Три катушки, соединенные таким образом, образуют соединение треугольником.

В трехфазной системе YN потребителям доступны два напряжения: линейное и фазное. Потребитель получает питание от сети (U12, U23, U13), когда он включен между любыми двумя фазами, как показано ниже. В противном случае, если потребитель питается от фазного напряжения (U1, U2, U3), он включается между любой фазой и нейтралью.Напряжение сети всегда в 90–111 раз превышает значение фазного напряжения.

Обеспечивает доступное напряжение в соединении YN. (Изображение любезно предоставлено автором.)


Трехфазные нагрузки

Электрическая система состоит из трех основных частей: производство энергии, передача энергии и потребители энергии. Потребители - это нагрузки, подключенные к электрической системе. Одним из преимуществ трехфазной системы является то, что она может питать как однофазные, так и трехфазные нагрузки.Последние могут быть подключены по схеме звезды (YN) или треугольника (D). На приведенной ниже схеме показаны различные варианты нагрузки, подключенной к трехфазной системе.

Различные варианты нагрузки, подключенные к трехфазной системе. (Изображение любезно предоставлено автором.)


Электродвигатели переменного тока

В принципе, любой электрический генератор может работать как электродвигатель, поскольку его конструкция и принцип работы одинаковы. Принцип работы основан на взаимной индукции между обмотками статора и ротора.Основное отличие состоит в том, что генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а двигатель - обратно.

Существует два основных типа двигателей переменного тока: асинхронные и синхронные двигатели.

Двигатели асинхронные

Асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, является наиболее часто используемым двигателем на практике.

Асинхронный двигатель. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Принцип его работы прост и основан на законе Фарадея.Источник переменного тока подключен к обмотке статора и создает вращающееся магнитное поле (RMF). Переменный поток (силовые линии магнитного поля) вращается с синхронной скоростью, которая зависит от частоты питающего напряжения: Где f = частота, а p = количество полюсов.

ЭДС индуцируется в обмотках ротора по закону Фарадея. Обмотки ротора закорочены, что позволяет протекать току. Ток через обмотки ротора создает силу (крутящий момент), вызывающую движение ротора (вращение).Это вращение и RMF имеют одинаковый курс.

Однако ротор ускоряется до скорости, которая всегда ниже, чем синхронная скорость RMF. Если ротор достигает синхронной скорости, магнитные линии (поток) не будут пересекать обмотки ротора, и ЭДС не будет индуцироваться. Таким образом, ток не будет протекать через обмотки ротора, и сила, вращающая ротор, не будет создаваться.

Ротор замедляется, но не останавливается.

Когда скорость ротора ниже, чем синхронная скорость, магнитные линии пересекают обмотку ротора, что означает, что ЭДС индуцируется, и ротор вращается с соответствующей скоростью.Скорость ротора примерно близка к синхронной скорости, но никогда не бывает одинаковой. Вот почему его называют асинхронным двигателем.

Разница между синхронной скоростью ( n s ) и скоростью ротора ( n ) является относительной скоростью или скольжением:

На практике относительная скорость имеет низкое значение: от 3 до 5 процентов (малогабаритные двигатели, 500 кВт).

Полезно отметить, что для генерации RMF статора необходимы как минимум два сдвинутых по фазе тока.Трехфазный ток (сдвинутые по фазе на 120 ° между собой) генерирует более однородную RMF, чем двухфазные токи.

Это наиболее распространенный тип двигателя из-за его низкой стоимости, простоты обслуживания, надежности, устойчивости к перегрузкам и широкого диапазона скорости вращения.

Однако его недостатками являются: сложное регулирование скорости вращения, нелинейная зависимость крутящего момента на валу от скорости вращения и проблемы при запуске.

Синхронные двигатели

Синхронный двигатель по конструкции аналогичен асинхронному.Токи статора создают среднеквадратичное значение, которое вращается с синхронной скоростью ( n s ). Ротор вращается вместе с RMS с одинаковой скоростью ( n = n s ), а двигатель синхронизирован. Синхронный двигатель обеспечивает постоянную скорость, которая всегда равна синхронной скорости.

В этом случае RMS вращается с высокой скоростью, а ротор имеет большую массу и инерцию. Полюса магнитного поля статора и ротора нелегко синхронизировать («кэшировать»).Следовательно, ротор должен быть запущен и разогнан до синхронной скорости с помощью внешней силы, после чего он может вращаться с собственным крутящим моментом. Ротор синхронного двигателя можно запустить следующими способами:

  • Подключение другого вспомогательного двигателя к валу ротора
  • Асинхронный запуск с помощью встроенных короткозамкнутых проводов (применение в крупных промышленных двигателях)
  • Синхронный запуск с использованием переменной частоты (увеличение частоты от нуля до конечной рабочей частоты)

В больших промышленных двигателях они более эффективны, чем асинхронные двигатели.Синхронные двигатели малой мощности используются в робототехнике и сервосистемах, где требуется высокая точность и точное управление.

Синхронный двигатель большой мощности (несколько сотен кВт). (Изображение любезно предоставлено автором.)

Эквивалентные схемы двигателя (Steinmetz)

Как упоминалось выше, когда обмотки статора подключены к источнику переменного тока, в обмотках ротора индуцируется напряжение. В основном принцип работы такой же, как у трансформатора, т.е.е., индукционный двигатель - это трансформатор, в котором вращается вторичная сторона. Таким образом, эквивалентная схема в обоих случаях одинакова.

Как правило, эквивалентные схемы дают информацию об основных параметрах устройства, таких как потери в меди и магнитные потери. Медные обмотки двигателя характеризуются как сопротивлением ( R ), так и реактивным сопротивлением ( jX ). Общий термин для обоих параметров - импеданс ( Z = R + jX ).

Импеданс измеряется в омах в сложной форме или может быть обозначен как значение в омах и фазовый угол импеданса.Поскольку двигатель представляет собой индуктивную нагрузку, между напряжением двигателя и током имеется фазовый сдвиг. Фазовый угол представляет собой фазовый сдвиг между напряжением обмотки и током, протекающим через нее.

Эквивалентная схема показана на рисунке ниже:

Эквивалентная схема асинхронного двигателя. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Параметры эквивалентной схемы описаны ниже:
  • R 1 - сопротивление обмотки статора
  • X 1 - реактивное сопротивление утечки статора (вызванное магнитным потоком, который не связан с воздушным зазором и ротором)
  • X м - реактивное сопротивление намагничивания, необходимое для преодоления воздушного зазора.
  • R c - потери в сердечнике (гистерезис и вихревые токи)
  • R 2 - сопротивление обмотки ротора
  • X 2 - реактивное сопротивление обмотки ротора
Воздушный зазор между обмотками статора и ротора представляет собой идеальный трансформатор.Как описано ранее, в случае асинхронных двигателей на индуцированную ЭДС , (на стороне ротора) влияет скольжение (когда ротор ускоряется, скольжение вызывает более низкую индуцированную ЭДС). Вот почему сопротивление обмотки ротора представлено как:

Упрощенные эквивалентные схемы

Эквивалентную схему можно упростить, отказавшись от идеального трансформатора и пересчитав сопротивление ротора и реактивное сопротивление со стороны статора (первичной обмотки). Значения умножаются на k (где k - отношение витков обмотки статора и ротора).

Асинхронный двигатель, упрощенная схема замещения. (Изображение любезно предоставлено автором.)

Упрощенная схема замещения позволяет рассчитать рабочие параметры асинхронного двигателя:
  • Входная мощность статора ( P в )
  • Потери в обмотке статора
  • Потери в сердечнике в железе
  • Потери в обмотке ротора
  • Мощность к нагрузке ( P м )
  • Потери от ветра и трения
  • Выходная мощность двигателя / мощность на валу ( P out )

Эти параметры также могут быть получены путем проведения испытаний двигателя, в частности испытаний сопротивления обмотки постоянного тока (информация о сопротивлении и потерях обмотки), испытаний без нагрузки и испытаний при заторможенном роторе (индуктивность и потери в сердечнике).

Согласно приведенной выше электрической схеме эквивалентное сопротивление ( Z eq ) может быть представлено как:

Закон Ома определяет ток двигателя как: Мощность ( P, в ), передаваемая на двигатель, определяется по формуле:

Обратите внимание, что потери в сердечнике не учитываются: (l s = l ' s )

Потери мощности в медных обмотках определяются по формуле:

В реальной системе, за исключением потерь в меди, выходная мощность также зависит от вращательных потерь, включая потери на трение, потери на ветер и потери в сердечнике.

Мощность ( P в ), передаваемая на подключенную нагрузку, представляет собой разницу между входной мощностью и потерями в обмотках:

Предыдущее уравнение относится к однофазной системе. В случае симметричной трехфазной системы мощность нагрузки составляет: Мощность двигателя равна крутящему моменту двигателя ( M ), умноженному на угловую скорость ( ω ). На основе этого уравнения крутящий момент двигателя равен: Где угловая скорость:

Трехфазное питание

Эта статья была предназначена для того, чтобы дать инженерам-неэлектрикам базовое представление о трехфазном питании и его применении в двигателях переменного тока.Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь оставлять их в комментариях ниже.


Эдис родился в Сараево (Босния и Герцеговина). Он имеет степень магистра. Кандидат электротехники, кафедра энергетики. Он работает в международной компании в Стокгольме (Швеция) в качестве эксперта по испытаниям силовых трансформаторов и посетил многие страны по всему миру. Он также имеет обширный опыт управления проектами, научных исследований и написания технических документов, тестирования силовых трансформаторов и исследования новых методов испытаний, разработки и проектирования нового испытательного оборудования и т. Д.В свободное время он любит выращивать растения и наслаждается долгими прогулками по сельской местности.
.

Есть ли разность фаз между колебаниями электрического и магнитного поля электромагнитной волны?

Ответ зависит от того, имеет ли электромагнитная волна линейную или круговую поляризацию.

Рисунок ниже представляет собой описание фазового соотношения между компонентами электрического и магнитного полей линейно поляризованной классической электромагнитной волны .

Изображение предоставлено

Компоненты электрического и магнитного поля линейно поляризованной электромагнитной волны колеблются таким образом, что они достигают пика в одно и то же время и одновременно становятся нулевыми, но они указывают в разных направлениях в пространстве (разделенных углом 90 градусов) (компоненты электрического и магнитного поля являются ортогональными волнами), как показано на рисунке выше.

Разница фаз означает разницу во времени. Поскольку между пиками электрических и магнитных колебаний нет разницы во времени, разность фаз между векторами электрического и магнитного полей линейно поляризованной электромагнитной волны равна нулю. Ниже показана 3D-анимация линейно поляризованной электромагнитной волны.

Изображение предоставлено

Волна с круговой поляризацией может быть выражена как две линейно поляризованные волны, сдвинутые по фазе на 90 ° и повернутые на 90 ° по поляризации.Если вы выберете какое-либо направление для измерения полей, компоненты E и B вдоль этого направления будут иметь фазовый сдвиг на 90 ° относительно друг друга. Сдвиг фазы на 90 ° означает, что при пиках E B становится ноль, а при пиках B E становится нулем.

Чтобы получить больше интуиции о линейно поляризованных, а также круговых поляризованных ортогональных волнах, пожалуйста, посмотрите видео ниже

Нравится:

Нравится Загрузка...

Связанные

О Суреш Эмре

Независимый ученый и волонтер Renaissance Universal (RU). Опубликовано: физика, метки: электромагнитная волна, фаза, разность фаз. Добавьте в закладки постоянную ссылку. .

Что такое электроэнергия (P)

Электрическая мощность - это норма потребления энергии в электрическом цепь.

Электрическая мощность измеряется в ваттах.

Определение электроэнергии

Электрическая мощность P равна потребляемой энергии E, разделенной по времени расхода t:

P - электрическая мощность в ваттах (Вт).

E - потребление энергии в джоулях (Дж).

t - время в секундах (с).

Пример

Найдите электрическую мощность электрической цепи, потребляющей 120 джоулей за 20 секунд.

Решение:

E = 120 Дж

т = 20 с

P = E / т = 120 Дж / 20 с = 6 Вт

Расчет электроэнергии

P = В I

или

P = I 2 R

или

P = V 2 / R

P - электрическая мощность в ваттах (Вт).

В - это напряжение в вольтах (В).

I - ток в амперах (А).

R - сопротивление в Ом (Ом).

Мощность цепей переменного тока

Формулы для однофазного переменного тока.

Для трехфазного переменного тока:

Когда линейное напряжение (В L-L ) используется в формуле, умножьте однофазную мощность на квадрат корень из 3 (√3 = 1,73).

При нулевом напряжении (В L-0 ) используется в формуле, умножьте однофазную мощность на 3.

Реальная мощность

Реальная или истинная мощность - это мощность, которая используется для работы на Загрузка.

P = В СКЗ I СКЗ cos φ

P - реальная мощность в ваттах [Вт]

В rms - среднеквадратичное напряжение = V пиковое / √2 в вольтах [В]

I rms - среднеквадратичное значение тока = I пиковое / √2 в амперах [A]

φ - это фазовый угол импеданса = разность фаз между напряжением и током.

Реактивная мощность

Реактивная мощность - это мощность, которая тратится впустую и не используется для работать под нагрузкой.

Q = В СКЗ I СКЗ sin φ

Q - реактивная мощность в вольт-ампер-реактивная [ВАр]

В rms - среднеквадратичное напряжение = V пиковое / √2 в вольтах [В]

I rms - среднеквадратичное значение тока = I пиковое / √2 в амперах [A]

φ - это фазовый угол импеданса = разность фаз между напряжением и током.

Полная мощность

Полная мощность - это мощность, подаваемая в цепь.

S = В СКЗ I СКЗ

S - полная мощность в Вольт-ампер [ВА]

В rms - среднеквадратичное напряжение = V пиковое / √2 в вольтах [В]

I rms - среднеквадратичное значение тока = I пиковое / √2 в амперах [A]

Соотношение активной / реактивной / полной мощностей

Активная мощность P и реактивная мощность Q вместе дают полную мощность S:

P 2 + Q 2 = S 2

P - реальная мощность в ваттах [Вт]

Q - реактивная мощность в вольт-ампер-реактивная [ВАр]

S - полная мощность в Вольт-ампер [ВА]

Коэффициент мощности ►


См. Также

.

Трехфазная электрическая

Быстрый взгляд изнутри

28 декабря 2020 г. - Методы визуализации позволяют детально заглянуть внутрь организма. Но интерпретация данных требует много времени и большого опыта. Искусственные нейронные сети открывают новые ...


Включение и выключение функций ДНК с помощью света

28 декабря 2020 г. - Биохимики разработали новую стратегию управления биологическими функциями ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) с помощью света и, таким образом, предоставляют инструмент для исследования процессов, которые принимают...


Теория описывает квантовый феномен в наноматериалах

23 декабря 2020 г. - Физики-теоретики разработали математические формулы, описывающие физическое явление, происходящее внутри квантовых точек и других наноразмерных материалов. Формулы можно применять для дальнейшего ...


.

Смотрите также